Cargas Inductivas Capacitivas y Resistivas

DEPARTAMENTO DE ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA

INGENIERIA MECÁNICA

ASIGNATURA: MÁQUINA ELÉCTRICAS

PREPARATORIO #3 PRACTICA 3

Nombre: 1 FRANKLIN SALGUERO NRC: 2655

SANGOLQUI 03 DE JUNIO DEL 2016

FRANKLIN SALGUERO

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1. Trabajo Preparatorio 

Consultar los efectos de cargas, Resistividad, Inductividad y Capacitiva en circuitos electrónicos de AC

Son cargas resistivas todas aquellas que consumen electricidad y por lo general producen calor y/o luz, por ejemplo: parrillas eléctricas, focos, horno eléctrico, cafetera, sandwichera. Su consumo se mide en Watts. Son cargas inductivas aquellas que utilizan la electricidad pero no la disipan, por ejemplo los motores eléctricos (motobomba, refrigerador, extractor de jugos) en los cuales se crean campos magnéticos que interactúan, a partir de los cuales se produce movimiento (energía mecánica). Su “consumo” se mide en VA (Volts Amperes). Son cargas capacitivas aquellas que utilizan la electricidad pero no la disipan, simplemente la absorben y luego la devuelven al sistema, por ejemplo los capacitores o condensadores que tienen la propiedad de “acumular” energía eléctrica para luego descargarla al sistema. Su “consumo” se mide en VAR (Volts Amperes Reactivos). 1. Carga resistiva 

Convierte la energía eléctrica en calorífica.

Es frecuente que al hablar de una resistencia la relacionemos con la (ecuación 1), en la cual se lee que la resistencia depende de la tensión y de la corriente. Como expresión matemática es cierta, pero como concepto puede estar lejos de la realidad, ya que la resistencia depende principalmente del material y de sus características físicas (ecuación 3). La corriente sí depende de la tensión y de la corriente (ecuación 2). Al aplicar una tensión alterna sinusoidal, se tendrá una corriente en fase con la tensión (parte del mismo punto y llega al mismo punto al mismo tiempo).

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La potencia que sale de la fuente se obtiene con el producto de la tensión (V) y la corriente (I), misma que es transformada por la resistencia en calor o en trabajo. Donde (P) es la potencia que la carga convierte en calor o trabajo y (S) la potencia que sale de la fuente, que para esta carga resistiva ambas potencias son iguales, de ahí el factor de potencia. Carga capacitiva La potencia que toma la carga en el primer medio ciclo de la fuente de corriente alterna la convierte en campo eléctrico, que en el siguiente medio ciclo regresa la potencia a la fuente. Es decir, que el capacitor se carga y descarga (toma potencia de la fuente, la usa y la regresa, pero no la consume). En este caso no se habla de una resistencia (R), sino de una reactancia capacitiva (Xc), la cual depende de sus características físicas y de la frecuencia (ec. 7 y 8). La corriente depende de la tensión (V) y de la reactancia capacitiva (Xc) (ec. 6), pero no se podría decir que la reactancia depende de la tensión y de la corriente (ec. 5). Si se eleva la tensión de ésta, también se eleva la reactancia y permanece constante. La carga toma una potencia aparente (S) de la fuente, para consumirla, pero que posteriormente la regresa (Q), como potencia reactiva a la fuente, de tal forma que la carga no consume nada (P=0). Entonces al dueño, y a la fuente, no le conviene que la potencia se use y no se consuma y esté viajando de ida y vuelta, desde la fuente hasta la carga, originando pérdidas en los conductores y transformadores Carga inductiva La potencia, que toma la carga en el primer medio ciclo de la fuente de corriente alterna, la convierte en campo magnético variable que,

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de acuerdo con las leyes de Faraday y Lenz, producen una tensión en la bobina que se opone a la fuente que la produce. De tal forma que en el siguiente medio ciclo regresa la potencia a la fuente. Al igual que en el capacitor, la inductancia (bobina) toma potencia de la fuente, la usa y posteriormente la regresa y no la consume.

En este caso, en lugar de la resistencia (R), se tiene una reactancia inductiva (Xl), la cual depende del número de espiras (N), de la frecuencia (f) y del flujo () (ec. 10 y 11). La corriente depende de la tensión (V) y de la reactancia inductiva (Xl) (ec. 12), pero no se podría decir que la reactancia depende de la tensión y de la corriente (ec. 9), pues si se eleva la tensión, la corriente también se eleva y la reactancia permanece constante. De la misma manera que una carga capacitiva, la carga inductiva toma una potencia aparente (S) de la fuente, aparentemente para consumirla, pero que posteriormente la regresa (Q), como potencia reactiva a la fuente, desplazada 180° con respecto a la potencia reactiva capacitiva. 

Consultar las características de regulación para un transformador.

La regulación de un transformador se define como al diferencia entre los voltajes secundarios en vacío y a plena carga, medidos en terminales, expresada esta diferencia como un porcentaje del voltaje a plena carga. Para el cálculo del voltaje en vacío se debe tomar en consideración el factor de potencia de la carga.

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La carga de los transformadores de potencia varián constantemente, ocurriendo la mayor variación en los periodos de mayor actividad industrial y comercial, esto provoca que el voltaje en los secundarios de los transformadores varien de acuerdo con la carga y el factor de potencia, dependiendo si esta en atraso, en adelanto o si es la unidad. Ya que todos los equipos eléctricos, electrónicos, motores, lámparas son muy sensibles a los cambios de tensión que pudiesen causarles daños es muy importante tener una buena regulación de voltaje, por lo que es muy importante conocer las características de los elementos constructivos de transformadores y líneas de transmisión, además de su comportamiento ante carga capacitiva, inductivas o resistiva. El Coeficiente de Regulación de Voltaje o la Regulación de Voltaje (RV) es una cantidad que compara el voltaje de salida sin carga (en Vacío) con el voltaje de salida a plena carga y se define por la ecuación.

VS:

Voltaje de Salida de una línea de transmisión o

Voltaje Secundario de un transformador A nivel de suministro de tensión se desea tener una regulación de voltaje tan pequeña como sea posible. Para un transformador ideal, RV = 0%, lo cual nos indica que sus devanados no presentan una resistencia y no requiere de potencia reactiva para su funcionamiento. Sin embargo, los transformadores reales tienen cierta resistencia en los devanados y requieren de una potencia reactiva para producir su campo magnéticos, es decir, posee dentro de el impedancias en serie, tal y como se observa en la figura 1, entonces su voltaje de salida varia de acuerdo con la carga aun cuando el voltaje de entrada y la frecuencia permanezcan constante. La variación de la tensión en el secundario depende esencialmente de dos variables, de la corriente absorbida por la carga y de su factor de potencia. Para obtener la regulación de tensión en un transformador se requiere entender las caídas de tensión que se producen en su interior. Consideremos el circuito equivalente del transformador simplificado: los efectos de la rama

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de excitación en la regulación de tensión del transformador puede ignorarse, por tanto solamente las impedancias en serie deben tomarse en cuenta. La regulación de tensión de un transformador depende tanto de la magnitud de estas impedancias como del ángulo fase de la corriente que circula por el transformador. La forma más fácil de determinar el efecto de la impedancia y de los ángulos de fase de la intensidad circulante en la regulación de voltaje del transformador es analizar el diagrama fasorial, un esquema de las tensiones e intensidades fasoriales del transformador. El circuito equivalente del transformador simplificado donde se ignoran los efectos de la rama de excitación y se considera solo las impedancias en serie.

Un diagrama fasorial es la representación visual de una ecuación, estos se pueden usar para observar los ángulos de fases normales en la regulación de un transformador. La figura 2, muestra un diagrama fasorial de un transformador que opera con un factor de potencia en retraso se observa que Vp/a > Vs para carga en retraso, es decir, una impedancia predominantemente inductiva, por lo que la regulación de voltaje deberá ser mayor que cero.

En la figura 3, se muestra un diagrama fasorial con factor de potencia igual a la unidad y el voltaje en el secundario es menor comparado con el voltaje primario referido, por lo que la regulación de voltaje es mayor que cero, pero menor de lo que era para una corriente en atraso.

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Si la corriente secundaria esta en adelanto, el voltaje secundario puede en realidad ser mayor que el voltaje primario referido, en este caso, la impedancia es predominantemente capacitiva y el transformador tendrá una regulación negativa.

Bibliografía. 

https://tecnologiaalanhernandez.wordpress.com/2013/01/18/regulacion

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-de-tension-de-un-transformador/ https://constructorelectrico.com/cargas-en-una-instalacionelectrica/Transformador Monofasico.

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